ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.09.2020

Просмотров: 4374

Скачиваний: 7

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
background image

 

211 

она хуже всасывается. Абсорбция меди ухудшается в присутствии элементов 

Mo, 

Ca, Zn, Cd, Pb, Mn.

 

Заболевания,  вызванные  недостатком  меди:   дисплазия  соединительной 

ткани, нейродегенерация, гипохромная анемия, экзема.  

Растения- концентраторы: бобовые. 
Используется в технике и электронике. 

ЦИНК

 

Цинк является сильным восстановителем среди металлов. Число изотопов 

с  учетом  ядерных  изомеров    23.  В  природе  распространены 

64

Zn 

(48,6  %), 

66

Zn

 

(27,9 %), 

68

Zn

  (18,8  %), 

67

Zn

  (4,1  %), 

70

Zn

  (0,6  %),  радионуклид 

65

Zn

  с  Т

1/2

    243,8 

дней, β  и  γ  типом распада. Радиус 

Zn

2+

 – 83, атомный – 133,2 пм. Основная ли-

ния в атомном спектре – 250,199 нм. 

Кларк цинка в земной коре   – 75∙10

-4

% (6,8

.

10

-3

), почве – 5∙10

-3

,  золе рас-

тений – 9∙10

-2

%, речных водах – 20 мкг/л. 

Цинк,  в  основном,  равномерно  распределяется  среди  солеобразующих 

ионов: силикатов, фосфатов, арсенатов, ванадатов, карбонатов и сульфидов. Цинк 
образует ионы типа купро с сильной поляризацией. Он захватывает железо и гал-
лий и удерживается марганцем, кадмием и индием. Склонен к реакциям комплек-
сообразования, органические соединения цинка хорошо растворимы в воде. 

Эндогенные концентрации цинка отмечены в остаточных дифференциатах 

магматических  очагов  и  выносятся  гидротермальными  растворами  в  виде  ком-
плексных  соединений.  Осаждаются  в  форме  сульфидов  при  температурах  ниже 
300 

о

С в обстановке нейтрализации растворов в присутствии серы. Подавляющая 

часть  промышленных  месторождений  принадлежит  к  смешанному  эндогенно-
экзогенному типу, формирование которого обусловлено осадочными и осадочно-
метасоматическими процессами, происходящими в местах разгрузки эндогенных 
гидротермальных растворов на морском дне, в придонных осадках, в трещинных 
зонах  рудопроводящих  структур.  В  сульфидных  жилах,  в  основном,  образуется 
цинковая  обманка  с  концентрацией  ряда  редких  элементов.  Цинк  почти  полно-
стью уходит в пневматолиты. 

В зоне гипергенеза сульфиды цинка легко окисляются и переходят в форму 

растворимых  солей  в  соединении  с 

Cl

[

NO

3

]

,  [SO

4

]

2–

.  Однако  они  могут  оса-

ждаться анионами [

CO

3

], [

SiO

4

], [

PO

4

]. Может накапливаться в карбонатной среде 

в виде смитсонита. 

Соединения  цинка  встречаются  довольно  часто  в  природе.  Основные  ми-

нералы: сфалерит 

ZnS

 (67% 

Zn

), содержащий примеси 

Cd,  In,  Ga,  Ge,

 и вюртцит 

ZnS

  (63),  смитсонит 

ZnCО

3

  (52),  каламин 

Zn

4

[

Si

2

O

7

](

OH

)

2

.

H

2

O

  (53,7%).  Главные 

промышленные минералы свинцово-цинковых руд – галенит 

PbS 

 и сфалерит. 

Геохимические  барьеры:  восстановительный  сероводородный,  щелочной, 

сорбционный,  испарительный,  термодинамический.  Мигрирует  в  кислых  водах 
окислительной и восстановительно-глеевой обстановках. 

В  организме  человека  содержится  цинка  1,4–2,4  кг,  в  плазме  крови  –-  20 

мкмоль/л,  эритроцитах  –  160  мкмоль/л,  лейкоцитах  –  1,6  ммоль/л.  Концен-
трируется  в  поджелудочной  железе,  гипофизе,  половых  железах.  Суточное  по-


background image

 

212 

требление с пищей – 0,013 г, период полувыведения 245 суток, токсичная доза не 
установлена. 

Участвует во многих жизненных процессах. Его называют «уличным регу-

лировщиком»  в  организме,  так  как  направляет  эффективное  течение  процессов, 
поддерживает работу ферментных систем клеток. Регулирует постоянство состава 
крови и рН. Улучшает всасывание белка, лизина, глутаминовой кислоты, цистеи-
на, гистидина, лактозы, гонадотропина, глюкокортикостероидов, а также витами-
на А (обратная положительная связь: цинк усиливает синтез специфического пе-
реносчика  для  витамина  А,  а  витамин  А  регулирет  кинетику  цинка).Ухудшает 
всасывание фитиновой кислоты, фосфатов,

 Ca

Cu, Cd, Mg

 

Естественные  источники  цинка:  бобы,  пшеничные  отруби,  семя  кунжута, 

дрожжи, кленовый сироп, семечки, желток, яйца, мясо ягненка и индейки, рыба, 
свинина.  

Заболевания,  вызванные  недостатком  цинка: задержка  роста  и  развития, 

нарушение  кожных  покровов,  костеобразования  и  кроветворения,  снижение  им-
мунитета, нарушения психики и воспроизводства, гемохроматоз, болезнь Вильсо-
на, кистозный фиброз поджелудочной железы, железодефицитная анемия, таллас-
семия, хронический язвенный дерматит, блефароконъюктивит, фотофобия, эрози-
онно-язвенный  стоматит,  нарушения  аппетита,  диарея,  парагевзия  (нарушения 
вкуса), параосмия (нарушения обоняния), гепатоспленомегалия (вплоть до цирро-
за печени), половые дисфункции.  

Заболевания, вызванные избытком цинка: угнетение роста, анемия, сниже-

ние энзимной активности, наблюдается дефицит 

Fe

  и 

Сu.

 Токсическая доза 150–

600 мг, летальная – 6 г, оптимальная – 60 мг в день.  

Растения-концентраторы: злаковые. 
Используется в сплавах (латунь), в аккумуляторных батареях, в быту. 

ГАЛЛИЙ

 

Рассеянный, токсичный, мягкий металл. Число изотопов с учетом ядерных 

изомеров  23.  Распространены  в  природе 

69

Ga

  (60,11%)  и 

71

Ga

  (39,89%).  Период 

полураспада искусственных радионуклидов исчисляется часами и сутками. Ради-
ус Ga

3+

 – 62, Ga

+

 – 113, атомный – 122,1 пм. Основная линия в атомном спектре – 

639,656 нм. 

Кларк галлия в земной коре  18∙10

–4

% (1,7

.

10 

-3

), в магматических породах 

содержание растет от 0,2∙10

–3

 в ультрабазитах до 1,8∙10

–3

 – в базитах и 4∙10

–3

 – в 

кислых  и  щелочных;  кларк  в  почве –  1,7∙10

–3

%  (12,3  г/т),  золе  растений –  0,02  – 

0,30 мг/кг, речных водах – 0,09 мкг/л. 

Галлий  не  образует  собственных  минералов  и  рассеян  в  природе.  Все  че-

тыре  элемента,  которые  его  окружают  (цинк,  алюминий,  германий,  ин-
дий),мигрируют совместно с ним. Наибольшие концентрации рассеянного галлия 
связаны с высокотемпературными процессами пегматитового или пневматолито-
вого  генезиса.  Он  эндокриптно  улавливается  железом  и  цинком  в  сульфидной 
геофазе, алюминием и железом  – в пегматитовом процессе. Отмечено повышен-
ное содержание галлия в боксите и золе углей. 

Собственные минералы редкие: галлит – 

CuGaS

2

 (32% 

Ga

). Может концен-

трироваться  в  гранитах, нефелиновых  сиенитах,    алюминиевых  и   цинковых  ру-


background image

 

213 

дах. В почвах большее содержание его на щелочных породах. Добывается из руд 

Al, Zn, Cu

углей, фосфоритов. 

Геохимический  барьер  галлия  кислородный.  Элемент  малоподвижный  в 

большинстве обстановок при частичной миграции в сильнокислой среде. 

В  организме  человека  содержится  в  мышечной  ткани  0,14.10–6%  галлия, 

крови – до 0,08 мг/л. Период полувыведения 6–12 суток. Токсичная доза не уста-
новлена.  Концентрируется  в  костной  ткани,  почках,  печени,  а  также  в  злока-
чественных  образованиях,  в  зонах  роста  и  заживления  костей.  Растения-кон-
центраторы: мхи, лишайники. 

Используется  в  световодах,  при  производстве  микроволнового  обору-

дования. В соединения с 

P

As

Sb

 обладает свойствами полупроводников. 

ГЕРМАНИЙ

 

 Рассеянный,  нетоксичный,  хрупкий  неметалл.  Устойчив  к  воздействию 

воздуха,  воды,  кислот (кроме  азотной) и  щелочей.  Гомолог  кремния  и  углерода. 
Проявляет  кроме  сульфуро-сидерофильных  свойств  окси-  и  органофильные,  что 
определяет  многообразие  путей  его  миграции.  Наиболее  устойчивы  соединения 

Ge

(II) и 

Ge

(IV). Число изотопов с учетом ядерных изомеров

 

24

.

 В природе наибо-

лее  распространен 

74

Ge

  (36,5%).  Искусственные  радионуклиды  имеют  короткий 

период полураспада от нескольких часов до 288 дней. Радиус Ge

2+

– 90, Ge

4+

– 272, 

атомный – 122,5 пм. Основная линия в атомном спектре – 206,866 нм.  

Кларк германия в земной коре  1,8·10

–4

% (1,4

.

10

-4

), почве

 –

 5·10

–4

 , золе рас-

тений – 1,4·10

–3 

%, речных водах –

 

0,11 мкг/л. 

Свойства  германия  близки к  кремнию  и  олову.В  природе встречается  как 

примесь к силикатам, ниоботанталатам в виде аниона [

GeO

4

]

4-

 в незначительных 

количествах.  Рассеян  в  разных  геофазах  и  геозонах. Типичные  спутники  –  суль-
фиды серебра и меди, станин, цинковая обманка, частично соединения сульфида 
висьмута.  Отмечена  высокая  концентрация  германия  в  золе  каменного  угля  (до 
1,5%). Некоторые его соединения летучи. В эндогенном процессе оксифильные и 
сидерофильные  свойства  преобладают  над  сульфурофильными.  В  экзогенном 
процессе накапливается в железных и угольных месторождениях, в условиях ак-
тивной вулканической деятельности. 

Известно  20  минералов германия, из них 8 сульфидов и 12 оксидов. Соб-

ственные  месторождения  образует  германит 

Cu

(

Fe

0,5

(

Fe

0,5

Ge

0,5

)  (

Ge

2,7 

–  10,6%), 

реньерит 

Cu

(

FeGeS

)

4

 (

Ge

5,9

- 8,7%). Извлекают как побочный продукт очистки 

Zn

 и 

Cu

 из бурого угля. Во многих минералах значительная часть германия приходится 

на легкорастворимую форму (50–100%). 

Геохимические  барьеры  германия:  сорбционный,  кислородный.  Соедине-

ния германия  слабо подвижные.  

Поиск  германия  проводится  в  геофазах  I  –  K  сильно  телескопированных 

месторождений.  Благоприятные  признаки  –  наличие  сульфидов  олова,  руды

 

Sb, 

As, Ag

Возможен поиск в золе углей, сланцев, битумов. 

В организме человека содержится 0,44 мг (в крови). Суточное потребление 

с пищей – 0,4–1,5 мг. Период полувыведения – 320 суток. Органическое соедине-
ние германия [

Ge

(

CH

2

CH

2

COOH

)

O

1 · n

] синтезировано в Японии проф. Асаи в ка-

честве  противоракового  средства.  Обладает  также  защитным  свойством  против 


background image

 

214 

радиоактивного  облучения,  понижает  кровяное  давление,  вызывает  обезболива-
ющее действие. 

Растения-концентраторы

хвойные,  хвощи,  папоротники,  женьшень,  алоэ, 

чеснок, черная плесень, некоторые виды грибов и лишайников. 

Используется  в  полупроводниках,  сплавах,  специальных  стеклах  для  ин-

фракрасной оптики. 

МЫШЬЯК

 

Редкий, токсичный металл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров  21. 

В природе известен стабильный 

75

As

  (100%). Искусственные  радионуклиды  име-

ют  короткий  период  полураспада.  Радиус 

As

3+

–  69, 

As

5+

–  46,  атомный  –  125  пм. 

Основная линия в атомном спектре – 193,759 нм. 

Кларк мышьяка в земной коре – 1,5∙10

–4

%  (1,8

.

10

-4

),    почве  – 5–10

–4

  ,  золе 

растений – 3∙10

-5

%, речных водах – 2 мкг/л. 

Геохимия мышьяка более сходна с сурьмой и висьмутом, чем с фосфором. 

Его  свойства  зависят  от  рН  среды  и  термодинамических  условий.  В  природе 
встречаются следующие валентности и заряды: 

As

3+

, As

3-

, As

5+

[

AsO

4

]

3-

Известны минеральные виды арсенатов с 

Fe

3+

, Cu, Pb, Zn, Co, Bi, U, Ca, Mg 

(около 60), многочисленны сульфоанионы (35). В гипергенной зоне ведущее ме-
сто  занимает 

As

5+

,  однако  более  устойчивы  соединения 

As

3+

.  Формирование  ми-

неральных видов мышьяка в гипогенных условиях протекает в геофазах области 
пневматолитов и гидротермалитов в интервале температур 400 – 250

о

С. Здесь ха-

рактерна связь его с золотом, серебром шеелитом в арсенопиритах кислых пород 
и их дериватов в геофазах I – K с 

Ag, Sb, Pb

, нередко с 

Br, Co, Ni

 с кислыми и бо-

лее  основными  породами;  в  высоко  расположенных  магматических  очагах  (тип 
вулканический). Известны его скопления в термах и эманациях молодых вулкани-
ческих  районов  с  наличием  аурипигмента,  реальгара.  Мышьяк  сорбируется  гли-
нами и илами, арсенаты мигрируют в океан.   

Известно  368  минералов  (преобладают  гипергенные),  из  них  213  гидро-

арсенаты и арсенаты. Основное количество их представлено в силикатной форме. 

Геохимический  барьер  мышьяка  восстановительный  сероводородный. 

Элемент слабо подвижный в любой обстановке. 

В  организме  человека  содержится  18  мг  мышьяка,  в  цельной  крови  –  2,5 

мг. Суточное потребление с пищей – 1 мг. Период полувыведения – 1–40 суток. 
Токсичная доза его 5–50мг, летальная – 50–340мг. Соединения 

As

(III) более ток-

сичны,  чем 

As

(V).  Мышьяк  участвуют  в  окислительно-восстановительных  реак-

циях,  может  заменять  фосфор.  Активирует 

SH

-содержащие  ферменты  (мети-

лтрансферазы)  и  угнетает  их  при  интоксикации.  Токсичность  снижается  солями 

FeSO

4

 и 

CaCO

3

, фосфорными удобрениями. 

Естественные  источники  мышьяка:  морская  рыба  (особенно  печень),  уст-

рицы,  креветки  (147  мг/кг),  лангусты,  коровье  молоко.  В  морской  воде  со-
держится 2–5 мкг/л.  

Заболевания,  вызванные  недостатком  мышьяка: повышение  содержания  в 

организме 

Cu

  и

  Mn

,  нарушение  функции  хромосом  и  митохондрий,  угнетение 

рождаемости и роста.  


background image

 

215 

Заболевания,  вызванные  избытком  мышьяка:  депрессия,  расстройство  па-

мяти, речи, слуха, зрения, обоняния, внимания; поражение кожи и ее придатков; 
рак гортани, глаз; белокровие; энтероколит; аномалии скелета и мочеполовой си-
стемы; замедление роста.  

Растения-концентраторы: планктон, съедобные грибы. В растениях стиму-

лирует фиксацию азота и рост ряда азотобактерий. Много его содержится в расти-
тельных маслах. 

Используется в сплавах, полупроводниках, пестицидах, стеклах. Входит в 

состав боевых отравляющих веществ (иприт, люизит). 

СЕЛЕН

 

Неметалл  серого  цвета.  Красный  цвет  имеет  аморфный  селен.  Меняется 

электропроводность  в  зависимости  от  освещения.  На  воздухе  горит,  не  взаи-
модействует  с  водой,  растворяется  в  концентрированных  щелочах  и  кислотах. 
Сходен с 

S

 и 

Te

 и относится к элементам сульфурофильной группы. 

Число  изотопов  с  учетом  ядерных  изомеров   26.  Наиболее  распространен 

стабильный 

80

Se

  (49,8%).  Искусственные  радионуклиды  имеют  короткий  период 

полураспада  (дни,  месяцы)  с  образованием  β  и  γ  частиц.  Радиус 

Se

4+

  –  69, 

Se

2–

– 

191, атомный – 215,2пм. Основная линия в атомном спектре – 1032,726нм.  

Кларк  в  земной  коре   5∙10

–6

%  (8∙10

–6

)

 

,  понижается  в  магматических  по-

родах (от 0,13∙10

–6 

 в базальтах до 0,04∙10

–6 

 в гранитах), почве – 1·10

–6 

, золе рас-

тений 3∙10

-5

 %, речных водах – 0,02мкг/л. 

Селен  по  своим  свойствам  примыкает  к  сере,  поэтому  широко  распро-

странен в сульфидных рудах меди и никеля. Типичны селениды (соединения 

H

2

S

и  селенаты  [

SeO

4

]

2-

.  Наиболее  устойчивы  кислородные  соединения  че-

тырехвалентного селена (

SeO

– сильный окислитель), поэтому в зоне гипергенеза 

селенаты  обычно  превращаются  в  селениты  и  рассеиваются.  Наиболее  обычны 
селениды следующих металлов: 

Cu

+

,  Cu

2+

, Ag

+

,  Hg

2+

реже 

Pb

2+

, Ni

2+

,  Co

2+

,  Bi

3+

.

 

Генетически  селениды  связаны  с  геофазами  охлаждения  термального  процесса. 
Значительное  накопление  селена  присходит  при  вулканогенных  эксгаляционных 
процессах.  

Собственно  селеновая  минерализация  наблюдается  в  небольших  ме-

сторождениях,  руды  которых  приурочены  к  кальцитовым,  баритовым,  ге-
матитовым  жилам.  Наиболее  освоенным  видом  сырья  являются  медные  ме-
сторождения.  Содержание  селена  в  рудах  медно-цинково-колчеднных  и  серно-
колчеданных  месторождений  самые  высокие среди  сульфидных  месторождений. 
Селен  представлен  самородным,  ферроселитом,  клаусталитом  и  другими  се-
ленидами, а также селеносодержащим пиритом. Селеном обогащены многие типы 
экзогенных местрождений, связанных с базальтоидным и андезитоидным магма-
тизмом. 

В  экзогенных  условиях  селенит-ион  легко  восстанавливается  до  эле-

ментарного селена, который сорбируется гидроксидами железа, поэтому основная 
его масса не мигрирует далеко и накапливается на месте разрушения сульфидных 
минералов.